【導學案】2021年高中化學魯科必修2教師用書-2.3化學反應的利用

第3節(jié)化學反應的利用1.把握試驗室制備氯氣的原理和尾氣處理方法,了解制備氯氣的裝置及收集方法。2.培育觀看力量、試驗力量和分析推理力量。3.把握原電池的工作原理。4.通過“活動·探究——原電池的工作原理”,培育觀看力量、試驗力量和分析推理力量。1.本課時教材除了要求同學把握“氯氣的試驗室制法”外,還應使他們從大視野、高觀點、多角度了解化學在人類社會進展中的作用,以及化學爭辯的前沿,因此老師在教學過程中要充分利用網絡資源,多方面查找素材,豐富教學內容。2.通過同學生疏的化學反應,讓同學體會物質制備的基本思路是這部分的主要教學任務。建議老師從“如何利用化學反應制造新物質”這一角度開放探究活動——氯氣的制取的教學。氯氣有毒、有刺激性氣味,因此有關氯氣的試驗,建議由老師在通風狀況良好的環(huán)境中進行試驗。3.建議老師充分利用“溝通·研討”中供應的素材,組織同學開放爭辯,進行“化學能與熱能的轉化”的教學。此外,老師還可以組織同學就以下問題開放爭辯:①在你的四周有哪些化學能轉化成熱能的實例?②為提高能量轉化效率和熱能利用率供應建設性意見。③猜測將化學能轉化為熱能的應用前景。4.化學能的利用包括化學能與熱能、光能、電能的轉化,其中化學能與電能的轉化(原電池的工作原理)是重點;化學能與光能的轉化屬介紹性內容,只需要同學初步了解,知道有這種能量轉化形式;化學能與熱能的轉化則側重與實踐相結合,解決生產、生活中的實際問題。5.本課時還有一個重要的任務是掛念同學總結化學反應的分類方法(本部分內容支配在“概括·整合”中)。老師在教學過程中,可以為同學設計如下預習任務:①從不同的角度分析化學反應有哪些分類方式;②舉例說明對化學反應進行分類對我們爭辯和利用化學反應有哪些掛念,在課堂上,組織同學進行溝通爭辯。一、氯氣的工業(yè)制法工業(yè)上接受電解飽和食鹽水的方法制備①氫氧化鈉、氯氣和氫氣,反應的化學方程式為2NaCl+2H2O②2NaOH+Cl2↑+H2↑。利用生成的氫氣和氯氣合成③鹽酸,用氯氣與熟石灰制④漂白粉等。二、氯氣的試驗室制法1.反應原理化學方程式:⑤MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。2.儀器和試劑(1)儀器:⑥圓底燒瓶、⑦分液漏斗、⑧酒精燈、⑨集氣瓶、⑩鐵架臺、石棉網、燒杯。(2)試劑:濃鹽酸、MnO2、NaOH溶液。3.裝置設計(如圖所示)4.試驗步驟(1)“連”:依據(jù)裝置圖,按從下到上、從左到右挨次連接。(2)“檢”:檢查裝置氣密性。方法是關閉分液漏斗活塞,導管伸入水中,用手捂熱或微熱燒瓶,導管口若有氣泡冒出,且停止加熱后導管內上升一段水柱,則說明裝置氣密性好。(3)“裝”:裝藥品,先向燒瓶里加固體MnO2,再向分液漏斗中加濃鹽酸。(4)“制”:點燃酒精燈,加熱制備氣體。(5)“集”:向上排空氣法或排飽和食鹽水法收集。(6)“驗”:觀看集氣瓶中氣體的顏色,瓶中布滿黃綠色氣體或用潮濕的淀粉碘化鉀試紙放在瓶口,試紙變藍。5.尾氣處理尾氣用NaOH溶液吸取,防止污染空氣。三、利用化學反應制備其他物質試驗室制法工業(yè)制法氫氣Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2二氧化碳CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑CaCO3CaO+CO2↑生鐵Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Fe2O3+3CO2Fe+3CO2硫酸-S+O2SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2OH2SO4氨氣2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑N2+3H22NH3利用化學反應制備物質,應當依據(jù)物質的性質,選擇科學合理的反應原理、合適的儀器和藥品;假如是工業(yè)生產,還需考慮原料是否經濟、步驟是否簡便、操作是否平安。試驗室中制備物質還要考慮切實可行和簡潔易行。四、化學反應為人類供應能量1.化學反應中能量轉化的主要形式2.化學能與其他形式能間的轉化(1)物質燃燒發(fā)光是化學能轉化為光能,植物的光合作用是光能轉化為化學能。(2)人類生命活動所需能量是養(yǎng)分物質在體內發(fā)生各種化學反應釋放出來的。五、化學能轉化為電能1.原電池原理演示試驗裝置現(xiàn)象銅片上有氣泡產生,鋅片不斷溶解,燈泡發(fā)亮結論導線中有電流通過,化學反應中化學能轉化為電能解釋當銅片與鋅片一同浸入稀硫酸時:Ⅰ.鋅原子失去電子被氧化為Zn2+進入溶液Ⅱ.電子由鋅片通過導線流向銅片Ⅲ.溶液中的H+從銅片上獲得電子被還原為氫氣而逸出,就這樣電子在導線上做定向移動,形成電流2.原電池(1)定義:利用氧化還原反應將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。(2)構成:Ⅰ.相對活潑的金屬作負極;Ⅱ.相對不活潑的金屬或導電的非金屬作正極;Ⅲ.插入電解質溶液中;Ⅳ.用導線連接構成閉合回路。(3)工作原理:發(fā)生氧化還原反應。負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,電子由負極通過導線流向正極,使化學能轉化為電能。3.常見電池(1)干電池:又稱一次電池,如鋅錳干電池。(2)蓄電池:又稱二次電池,如鉛蓄電池、鋰離子電池。(3)燃料電池:其能量轉化率高,對環(huán)境無污染。六、化學反應在其他領域中的應用1.確定物質的組成、結構。2.測定物質有關組分的含量。1.現(xiàn)代化學工業(yè)中用電解飽和食鹽水的方法制備氯氣,你能找出氯氣的試驗室制法和工業(yè)制法的共同點嗎?【答案】①都是通過氧化還原反應制取;②都是將-1價的氯氧化為0價的氯。2.制取氯氣時要留意什么問題?在向儀器內裝入藥品前,應對整套裝置進行哪些方面的檢查?【答案】氯氣有毒,對試驗室制取氯氣的尾氣要進行回收處理,避開污染環(huán)境;裝置的氣密性要好;拆卸裝置要在通風櫥內進行。裝入藥品前要首先檢查裝置的氣密性。3.理論上Cu-Zn原電池工作時負極鋅溶解,正極Cu上有氣泡冒出。實際上在鋅片上也能看到很多小氣泡,為什么?【答案】主要緣由之一是所用的鋅片不是純鋅,鋅片自身在硫酸中形成了原電池。4.原電池工作時,負極失去電子的總數(shù)與正極得到電子的總數(shù)有何關系,為什么?【答案】原電池中,負極失去電子發(fā)生氧化反應,在正極上得到電子發(fā)生還原反應。依據(jù)氧化還原反應中電子守恒定律可知:正極上得電子總數(shù)與負極失去電子總數(shù)相等。1.原電池產生電流的本質緣由是()。A.原電池中溶液能電離出自由移動的離子B.有兩根導線將兩個活潑性不同的電極連接C.電極上進行的氧化還原反應的生成物為電子D.電極上進行的氧化還原反應中會有電子的轉移【解析】原電池產生電流的本質緣由是在原電池的一極進行氧化反應,另一極進行還原反應,發(fā)生氧化反應的一極所失去的電子沿導線流向另一極從而形成電流。【答案】D2.下列關于原電池的敘述正確的是()。A.構成原電池的正極和負極的材料必需是兩種不同的金屬B.原電池是將化學能轉化為電能的裝置C.在原電池中,電子流出的一極是正極D.原電池工作時,電路中的電流是從負極到正極【解析】構成原電池的電極可以是金屬與金屬,也可以是金屬與非金屬等,A項錯誤;原電池中電子流出的一極是負極,C項錯誤;原電池工作時,電流的流向從正極到負極,D項錯誤?！敬鸢浮緽3.將鋅片和銅片插入某種電解質溶液,鋅片和銅片用導線相連,形成原電池裝置。(1)若電解質溶液是稀硫酸,則發(fā)生氧化反應的是極(填“鋅”或“銅”),銅極發(fā)生的反應是,該電池的總反應式是。

(2)若電解質溶液是硫酸銅溶液,在導線中電子是由極流向極,銅極上反應的電極反應式是,該電池總反應式是。

【答案】(1)鋅;2H++2e-H2↑;Zn+2H+H2↑+Zn2+(2)負;正;Cu2++2e-Cu;Cu2++ZnZn2++Cu探究:熱化學方程式的書寫已知在1×105Pa、298K條件下,2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ的熱量,下列熱化學方程式書寫正確的是()。A.H2O(g)H2(g)+QUOTEO2(g) ΔH=+242kJ·mol-1B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-484kJ·mol-1C.H2(g)+QUOTEO2(g)H2O(g) ΔH=+242kJ·mol-1D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+484kJ·mol-1【解析】表明反應所放出或吸取的熱量的化學方程式叫作熱化學方程式,在熱化學方程式中要注明反應的溫度和壓強(101kPa和25℃時不特殊注明),要注明反應物和生成物的狀態(tài),ΔH值要正確且注明“+”與“-”,物質的化學計量數(shù)可用分數(shù)。結合以上原則分析:H2燃燒放熱(ΔH為負值),H2O分解吸熱(ΔH為正值),A項正確?！敬鸢浮緼1.對于同一熱化學反應,影響反應熱大小的因素有哪些?【答案】各物質的狀態(tài)、反應物的物質的量。2.保持各物質的狀態(tài)不變,將各物質的化學計量數(shù)擴大2倍,反應熱如何變化?【答案】反應熱也增大2倍。3.其他條件不變,將原反應的反應物變成生成物,生成物變成反應物,反應熱如何轉變?【答案】數(shù)值不變,符號相反。熱化學方程式的書寫正確書寫熱化學方程式,除了遵循書寫化學方程式的要求外,還要留意以下幾點:(1)留意物質的狀態(tài):反應物和生成物的聚集狀態(tài)不同,反應熱ΔH的數(shù)值以及符號都可能不同。因此,必需注明物質(反應物和生成物)的聚集狀態(tài)(氣體:g;液體:l;固體:s;稀溶液:aq),才能完整地體現(xiàn)出熱化學方程式的意義。熱化學方程式中,不用標明反應條件及“↑”和“↓”等。(2)留意ΔH的符號及單位:反應熱ΔH只能寫在標有反應物和生成物狀態(tài)的化學方程式的最終,其單位一般為kJ·mol-1。若為放熱反應,ΔH為“-”;若為吸熱反應,ΔH為“+”。(3)留意ΔH與化學計量數(shù)的關系:熱化學方程式中,各物質的化學計量數(shù),只表示該物質的物質的量,可以是整數(shù)、分數(shù)或小數(shù)。相同的化學反應,化學計量數(shù)與反應熱成正比。(4)留意ΔH的符號與反應方向的關系:相同條件(溫度、壓強),相同物質的化學反應(互逆反應,不肯定是可逆反應),正向進行的反應和逆向進行的反應,其反應熱ΔH數(shù)值相等,符號相反。(5)留意“kJ·mol-1”的意義:kJ·mol-1中的“mol-1”是指化學反應整個體系(即指“每摩爾化學反應”),而不是指該反應中的某種物質。例如:C8H18(l)+QUOTEO2(g)8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1是指每摩爾C8H18(l)+QUOTEO2(g)8CO2(g)+9H2O(l)反應,放出5518kJ的熱量,而不是指該反應中具體物質的量。(6)留意ΔH的大小與可逆反應的關系:不論化學反應是否可逆,熱化學方程式中的反應熱ΔH表示反應進行到底(完全轉化)時的能量變化。例如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1是指1molN2(g)和3molH2(g)完全轉化為2molNH3(g)時放出的熱量為92.4kJ。1.已知丁烷燃燒的熱化學方程式為4C4H10(g)+26O2(g)16CO2(g)+20H2O(l)ΔH=-11507.2kJ·mol-1,則58g丁烷燃燒放出的熱量為()。A.11507.2kJB.2876.8kJC.5713.6kJ D.1438.4kJ【解析】58gC4H10為1mol,則1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量為11507.2kJ÷4=2876.8kJ?！敬鸢浮緽2.沼氣是一種能源,它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時,放出445kJ的熱量,則下列熱化學方程式中正確的是()。A.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890kJ·mol-1B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890kJ·mol-1C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol-1D.QUOTECH4(g)+O2(g)QUOTECO2(g)+H2O(l) ΔH=-890kJ